多传感器信息融合及其在农业中的应new

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1、2006年5月农机化研究第5期多传感器信息融合及其在农业中的应用邓巍丁为民南京农业大学工学院南京210031摘要多传感器信息融合在现代军事C3I(指挥控制通信与情报)系统中以及许多民事领域得到了广泛应用为此在对多传感器信息融合技术进行综述的基础上介绍了此技术在民事各领域中的研究应用进展并进一步论述了信息融合技术在推进新的农业科技革命对精细农业技术的发展中的广阔应用前景和深远意义关键词自动控制技术信息融合应用多传感器精细农业中图分类号TP212S126文献标识码A文章编号1003─188X(2006)05─0164─05务而进行

2、的处理过程也就是将来自多个传感器或0引言多源的信息进行综合处理从而得出更为准确可随着社会的发展和科学技术的进步人们要面靠的结论信息融合的另一种称法是数据融合但对大数量多维数种类繁多的信息并要对这些一般认为信息融合一词更确切更合理更具有概信息做出快速及时地反应由于微电子技术集括性因为信息不仅包括了数据还包括了信号和成电路及其设计技术计算机技术近代信号处理知识技术和传感器技术的发展各种面向复杂应用背景1.2信息融合的基本原理的多传感器系统大量涌现近几年多传感器信息人是一个最复杂的且自适应性极强的信息融合融合技术MSIFMultis

3、ensorInformationFusion系统多传感器数据融合本是人类和其它生物系统越来越受到人们的普遍关注频繁地被众多军事和的一个基本功能人类的各感官诸如眼耳鼻非军事领域所引用采用这种方法即使各个传感四肢皮肤等就是传感器通过这些传感器来获取器所提供的信息有一定的误差和不确定性但通过数据即光声味触觉加上人的先验知对它们提供的信息进行有效的综合可以比任何单识在人脑很强的关联推理下带有手工辅助和没一传感器获取的信息更可靠更完整有辅助的人都能成功地对传感器和源数据进行综合分析对周围环境和发生的事件做出判断估计1多传感器信息融合技术

4、概述多传感器信息融合的基本原理类似于人脑综合1.1信息融合的定义处理复杂问题的功能它把各式各样的传感器提供信息融合不仅是一门理论技术而且是一种认的信息进行加工处理将各种传感器在空间和时识世界的思维方式是指导人们实际工作的方法论间上的互补与冗余信息依据某种优化准则组合起目前信息融合还没有统一的定义这是由于所研来以获得人们所期待的可以直接使用的某些波究的内容的广泛性和多样性造成的信息融合是针形数据图像或结论即对观测环境的一致性解对多个或多类传感器的系统而产生的一种信息处理释和描述新方法又被称作多源关联多源合成传感器混1.3信息融合

5、的目的合或多传感器融合根据文献113对信息融多源信息的综合分析判断决策是人和其他合的一般定义可大致概括为利用计算机技术对按生命系统的基本功能人类感知外部事物综合推时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加理判断是为更准确更可靠地了解外部世界与以自动分析优化综合以完成所需的决策和估计任此相同信息融合的目的是通过数据组合而不是出现在输入信息中的任何个别元素推导出更多的信收稿日期2005-04-14息得到最佳协同作用的结果即利用多个传感器作者简介邓巍1969-,女乌鲁木齐人副教授在读博士(E-mail)njaudwei@126.c

6、om共同或联合操作的优势提高传感器系统的有效性通讯作者丁为民1957-男合肥人教授博士生导师消除单个或少量传感器的局限性-164-万方数据2006年5月农机化研究第5期1.4信息融合的思路现总体优化多传感器系统是信息融合的硬件基础多综合上述3点可将数据融合技术的共性思路源信息协调优化准则是它的加工对象和核心尽总结于如图2所示中管在不同问题领域其加工对象和优化准则各不相12[6]同数据融合却蕴含着深层次的共性环节和思路多传融合层次信息{}u提炼u信息融合技术必须实现的3大功能if感器确定信息协调融合1)传感器管理它是一项新的综合

7、技术包括系统结构ui管理信息空间管理工作方式管理时间管理频谱管理等传感器管理3全面管理由众多信息需求因素所驱动它的目的协调内在质量就在于要充分利用有限的传感器资源使多传感器系统覆盖尽可能大的搜索空域以较小的代价较图2信息融合的设计思路低的误差提供更准确更可靠更精确的决策信1.5信息融合的方法息它的核心问题是如何选择传感器传感器工作到目前为止还没有通用的信息融合方法目模式和传感器优化策略以优化系统的整体性能前发展起来的信息融合方法有加权平均法贝叶斯数据融合要实现多源信息间协调优化必须加强传法DS证据法神经网络和模糊理论法产生式感

8、器管理因此传感器管理成为数据融合的必备规则法卡尔曼滤波法品质因数法聚类分析法环节等在不同的场合可根据实际情况选用不同的方[1,2,14,15]2)多源信息的协调管理多源信息所表征的时法信息融合方法如图3所示空特征表达形式各不相同所以必须将多源信息统加权平均法一在一个共同的时空